VRChat アバター最適化メモ

キャットカーディガンのコンストスカートについてファンボで記事書こうかと思ったけど簡単すぎて書くこと少ないので画像にまとめました。コンストの数値周りは実際には結構調整入れてるけど基本的にはこんな感じ。 pic.twitter.com/nzb42wPlXp
— むた (@muta_shinki) August 9, 2022

ダイナミックボーン

VRChat では、ダイナミックボーンを適用するボーンの数を 30 以下にすることが推奨されている。

ダイナミックボーンのコライダーの使用も非推奨となっている。ボーンとコリジョンとの衝突判定を総当たりで計算する非効率的なアルゴリズムのため。

グラビティを切る。

外部リンク

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クロス

200 頂点以上のメッシュにクロスをつけるのは非推奨。ダイナミックボーンと同じ計算コストの問題があるため。

VRChatSDK3 以降ならPhysBonesが代替ツールとして使える。

Although not designed as such, PhysBones also serves as a reasonable cloth substitute until such time that we implement our own Cloth component.

PhysBones はクロスを動かすために設計されていませんが、クロスコンポーネントの代替案としては合理的です。新しいクロスコンポーネントが実装されるまでは。
出典：https://docs.vrchat.com/docs/physbones#vrcphysbone

外部リンク

理想のスカート表現を求めて

GPU

メッシュ

メッシュのレンダラーは２種類ある。動かないメッシュをレンダリングする静的メッシュレンダラーと、ボーンで変形させるメッシュをレンダリングするスキンドメッシュレンダラーとだ。スキンドメッシュレンダラーは負荷が高いので、１アバターにつき１つだけにする。静的メッシュもすべて結合して１つにするのが望ましい。

アバター内に隠している静的なメッシュは、適当なボーンにウェイトを割り振って、スキンドメッシュレンダラーでレンダリングしたほうがいい。静的メッシュレンダラーを使わないことでドローコールを削減できる。

メッシュにアクセサリー等を追加したら、メッシュ・マテリアル・テクスチャの結合を行う。そうしないとドローコールがその分だけ増加する。

アバターのポリゴン数は 10 万ポリゴンを超えるのでない限り、気にする必要はない。ただしアバターパフォーマンスランクが３万２千または７万ポリゴンをラインにしているので、たいていはそれ以下のポリゴン数が目標になる。

Skinned Mesh Renderer の Quality を１ Bone や２ Bone にすると、頂点が影響を受けるボーン数が少なくなるのでパフォーマンスがあがる。これは、ボーンのウェイトを適切に設定している場合のみ機能する。

メッシュ結合ツール

Skinned Mesh Combiner MT（$14.19）

Unity 上で Skinned Mesh を結合する。

Cats Blender Plugin

Blender アドオン。Fix Model でメッシュが結合できる。

マテリアル

マテリアルの数に比例してドローコールが発生する。マテリアルは可能ならば１つにまとめる。Unity Asset の Mesh Baker が便利。

アルファブレンドマテリアルとそうでないマテリアルはまとめてはならない。そうすると全身アルファブレンドマテリアルになり、とても高負荷なアバターになってしまう。

テクスチャ

適切な圧縮オプションを選択する

通常は RGB Compressed DXT1（圧縮率1/6）、法線など高い品質が要求されるなら RGB(A) Compressed BC7（圧縮率1/3）を使う。圧縮フォーマットのテクスチャは VRAM にそのままロードされるため、VRAM 使用量の削減にもなる。

Crunch 圧縮は実行時に CPU で DXT か ETC に解凍され、画質が劣化する。テクスチャサイズが小さくなることでダウンロード時間が短縮されるため、ワールド用のテクスチャによく適用される。

外部リンク

プラットフォーム別オーバーライドのためのテクスチャ圧縮形式

DirectX 11の圧縮フォーマットBC1～BC7について（前編）

DirectX 11の圧縮フォーマットBC1～BC7について（後編）

サイズ

テクスチャサイズを小さくする。アバターのテクスチャサイズは 2048 pxで十分なことが多い。

小さいテクスチャは、巨大テクスチャ１枚にまとめる。

テクスチャは正方形かつ２の冪乗（128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192）にする。それ以外のサイズでは VRAM に無駄が発生する。

パーティクル

透過パーティクルとライトパーティクルとはパフォーマンスの点から見れば最悪だ。

最適化

スプライトパーティクルを dynamic batching でレンダリングする
コリジョンを使わない
パーティクルの動きを単純化する
パーティクルの数を減らす

シェーダ

負荷の軽いシェーダを使う

Unity の standard shader か Unlit か以下のコミュニティ発のシェーダーを使う。

Cubed's Shaders (MIT)

Xiexe's "XSToon" Unity Shaders (GNU GPUv3)

NoeNoe's Shaders (Creative Commons 4.0)

lilToon も影や反射や屈折などの重いエフェクトを切れば低負荷で使える。

シェーダパスを減らす

シェーダパスはドローコールが増える。生成されるシェーダも増える。

アルファブレンド（半透明）を使わない

アルファブレンド（半透明）マテリアルは描画負荷が高いため、可能な限り使わない。

なぜ描画負荷が高いかというと、アルファブレンドマテリアルは全ポリゴン描画される上に、ブレンドが必要だからだ。不透明ポリゴンは裏面になっている場合は描画されない（設定で描画するようにもできる）。たいていのメッシュの半分は裏面なので、不透明メッシュで描画される実際のポリゴン数は半分程度だ。

透過

アルファブレンド程ではないが透過も負荷が高めだ。ポリゴン数を増やすことで透過を避けられるならそちらを推奨する。どうしても透過が必要な場合は Cutout を使う。Cutout は閾値を超えたピクセルのみを透過するモードで、ブレンドはできず、透過するかしないかしか選択できない。これは比較的負荷が軽い。

ポリゴンの分割数を増やして、透過部分を可能な限り少なくすることでパフォーマンスを上げられる。Blender ならLogo Tracer($0+)アドオンで透過 PNG をメッシュに変換できる。

高品質な変換が必要なら Inkscape のビットマップトレースを使って SVG に変換したあと、その SVG を Blender にインポートしてメッシュに変換する。

シェーダーキーワードの使用を避ける

シェーダーキーワードを使用すると、その組み合わせの数だけシェーダーが作成される可能性がある。シェーダーキーワードが 10 個あるシェーダファイル１つから、最大で 512 のシェーダが作成される。

ライト

アバターにライトを配置しない。使うなら影を切って使う。Forward レンダリングのライトがパフォーマンスに与える悪影響はマテリアルの比ではない。

Forward レンダリングの場合、メッシュは影響を受ける光源の数だけレンダリングされる。ドローコール数 100 のアバターが３つの光源の影響を受ける場合、ドローコール数は 300 になる。

ワールドについて

ワールド内に影を作成するライトは１つだけにするのが望ましい。

AO 等の間接光はすべてテクスチャにベイクする。

PC 版アバターパフォーマンスランク

Avator Performance Ranking System#PC Limits

パフォーマンスランクは良い順に Excellent, Good, Medium, Poor となっている。

ダイナミックボーン時代はダイナミックボーンコライダーを使用すると Medium 以下が確定するため、Medium をターゲットにモデルを作成することが多かった。PhysBones は Excellent でも使用でき、Good でも PhysBones の影響を受けるトランスフォームの数が 64 ある。なので PhysBones を使うなら、可能なら Excellent、ポリゴン数を盛ったりパーティクルを使ったりするなら Good がターゲットになるだろう。

Excellent

ポリゴン数の上限は 32,000。物理系やパーティクルが使えないが PhysBones は使える。

１メッシュ、１マテリアルで、ポリゴン数を 10,000 に抑えると、PC での Excellent は Quest では Good になる。

PhysBones の制限

要素	制限
PhysBones コンポーネント	4
PhysBones の影響を受けるトランスフォームの数	16
PhysBones コライダーの数	4
PhysBones コリジョンチェックカウント	32

使えないコンポーネント

以下は使えないコンポーネントの一部だ。

ダイナミックボーン
パーティクル
クロス
Physics Colliders
Physics Rigidbodies
ライト

Good

ポリゴン数の上限は 70,000。ダイナミックボーンは使えるが、ダイナミックボーンコライダーは使用できない。ダイナミックボーンコンポーネントは４個まで、ダイナミックボーンの影響を受けるボーン数は 16 が上限。

PhysBones の制限

要素	制限
PhysBones コンポーネント	8
PhysBones の影響を受けるトランスフォームの数	64
PhysBones コライダーの数	8
PhysBones コリジョンチェックカウント	128

Medium

ポリゴン数の上限は 70,000。ダイナミックボーンコンポーネントは 16 個まで、ダイナミックボーンの影響を受けるボーン数は 32 が上限。ダイナミックボーンコライダーが４つまで使える。

ダイナミックボーンコリジョンチェックカウント（すべてのダイナミックボーンスクリプトの Colliders の合計数）の上限は８。ダイナミックボーンコンポーネントを多数使用している場合、この制限に引っかかる可能性がある。

PhysBones の制限

要素	制限
PhysBones コンポーネント	16
PhysBones の影響を受けるトランスフォームの数	128
PhysBones コライダーの数	16
PhysBones コリジョンチェックカウント	256